Эксперты сравнили российские и американские скафандры
При создании скафандров используются общие требования, российские и американские образцы различаются только конструктивно, существенных преимуществ для работы на окололунной станции у них нет, считают опрошенные РБК эксперты.
«Требования для строения скафандров общие для всех, и важно учитывать возможность пребывания в космосе, обеспечение теплорежима, проведение операций и гибкость самого скафандра. Вот американские в перспективе имеют некоторое преимущество, поскольку в них можно проводить больше сложных операций», — рассказал РБК научный сотрудник института космических исследований РАН Натан Эйсмонт. В пример эксперт привел разработку США для программы по исследованию астероидов.
Эйсмонт добавил, что сравнивать скафандры России и США сложно, однако российские «значительно дешевле».
Отвечая на вопрос о постройке шлюзовых модулей для МКС под американские стандарты, из-за которых Вашингтон может настаивать на своих скафандрах, эксперт сказал, что «в этом нет необходимости». «Шлюзовые камеры нашего производства более надежны и герметичны, нареканий не получали», — добавил Эйсмонт.
Академик Российской академии космонавтики им. К.Э.Циолковского Александр Железняков заявил РБК, что американские и российские скафандры различаются только конструктивно. «Назначение одно, габариты одни, ресурс работы схож. И те, и другие предназначены для работы вблизи Земли, где космонавтов защищает магнитное поле. А около Луны такого поля нет, следовательно, необходима дополнительная защита от космического излучения. Все равно придется дорабатывать оба вида скафандров», — считает академик.
По его словам, у российских скафандров лучше разработана система охлаждения, у американских — система комфорта.
Железняков считает, что все будет зависеть от того, как будет организована работа на окололунной станции. «Если по американским стандартам, то логичнее использовать их технику, если будут выработаны новые — то и наши скафандры будут подгоняться под нормы», — поясняет он.
Ранее «РИА Новости» со ссылкой на источник сообщили, что США предлагают заменить российские «Орланы» скафандрами своего производства для выходов в открытый космос с окололунной станции Lunar Orbital Platform — Gateway.
«Речь идет о том, что выходы в открытый космос из российского шлюза предлагается проводить в американских скафандрах», — рассказал собеседник агентства. Он отметил, что Россию «вынуждают» строить шлюзовой модуль под американские стандарты и разрабатываемые в США скафандры.
По его словам, такие требования обусловлены тем, что в России сейчас не создают лунные скафандры, а держать на станции два разных комплекта скафандров нерационально. Таким образом, при использовании американских скафандров системы выхода в открытый космос также должны быть построены под оборудование из США, отметил собеседник агентства.
С 1967 по 1973 год было проведено 13 пусков «Сатурна-5» — 12 по программе «Апполон» (пилотируемые космические полеты с целью высадки человека на Луну) и один — для выведения на околоземную орбиту орбитальной станции «Скайлэб».
«Сатурн-5» обошелся бюджету США в $47,3 млрд (в ценах 2014 года). Одной из причин досрочного закрытия лунной программы стала именно ее дороговизна.
Сегодня ступени ракеты-носителя «Сатурн-5» можно увидеть в космическом центре имени Линдона Джонсона (город Хьюстон, штат Техас) и в космическом центре имени Кеннеди (округ Бревард, штат Флорида).
В сентябре 2017 года «Роскосмос» анонсировал создание совместной с США окололунной станции, первые модули которой планируется вывести на орбиту в 2024–2026 годах. На первом этапе запланировано строительство орбитальной части с дальнейшей перспективой применения отработанных технологий на поверхности Луны и впоследствии Марса.
В декабре 2017 года президент США Дональд Трамп поручил NASA начать «инновационную программу освоения космоса, чтобы отправить американских астронавтов обратно на Луну». В марте 2018 года президент России Владимир Путин рассказал, что приоритетом российской лунной программы будет высадка на полюсах, на которых может быть обнаружена вода.
Источник
Дизайн против функциональности: разбираем новый скафандр SpaceX
Скоро к Международной космической станции стартует новый пилотируемый космический корабль Crew Dragon! И пока все ждут этого эпохального события, мы решили разобрать последние фотографии модных скафандров, разработанных компанией SpaceX, и взяли комментарий у Николая Моисеева — специалиста по скафандростроению и основателя компании Final Frontier Design.
Скоро к Международной космической станции стартует новый пилотируемый космический корабль Crew Dragon! И пока все ждут этого эпохального события, мы решили разобрать последние фотографии модных скафандров, разработанных компанией SpaceX, и взяли комментарий у Николая Моисеева — специалиста по скафандростроению и основателя компании Final Frontier Design.
Терминология
Для начала определимся с терминами. Скафандры, которые мы разбираем, — аварийно-спасательные. В них не нужно шастать по Луне или выходить в открытый космос. Они защитные и предназначены для ситуации внезапной разгерметизации космического корабля во время полёта к Международной космической станции или обратно.
‘ title=>Обычно скафандр — это 95 процентов функциональности, а оставшиеся пять процентов — дизайн. Со скафандрами SpaceX ситуация другая — их заранее разрабатывали с оглядкой на « героический облик». Для этого привлекли одного из голливудских специалистов — дизайнера Хосе Фернандеса, специалиста по созданию костюмов и скафандров для кино. И да, первые макеты, показанные в 2017 году, действительно выглядели шикарно! Но что у этих скафандров с функциональностью?
Вот что рассказал нам Николай Моисеев — специалист по скафандростроению и основатель компании Final Frontier Design, которая сотрудничает с NASA и космическими агентствами других стран.
Выживание через боль
Что мы знаем о скафандре SpaceX? Из материалов открытой печати известно, что идею и облик владелец компании Илон Маск заказал у модного дизайнера.
Скафандр имеет две оболочки — силовую и герметичную. Вход в скафандр — через гермомолнию от лодыжки до лодыжки. Выполнен он одним куском — ни шлем, ни перчатки не отстыковываются и присоединены постоянно. Чтобы кисть руки пролезла в перчатки через узкие места на запястьях, есть гермомолнии, которые можно расстегнуть для надевания/снятия перчаток. Кстати, они позволяют работать с сенсорными экранами.
Шлем скафандра отпечатан на 3D-принтере. Разъём вентиляции — на правом бедре. Скафандр — персонального размера, изготавливается индивидуально на конкретного астронавта.
Дальше по пунктам. Дизайнер модной одежды задал облик, и при этом учитывались только личные предпочтения Маска. Пострадала ли функциональность при таком подходе? Давайте разберёмся.
Мы видим перед собой только силовую оболочку, внутренняя составляющая нам неизвестна. Оболочка других скафандров, русских или американских, имеет силовую систему и шарниры, но тут нет ничего.
Зачем нужна силовая система? Для предотвращения вырастания скафандра под давлением. Когда кабина потеряет давление, скафандр надуется и обеспечит дыхание и выживание, если снаружи низкое давление или даже вакуум. То есть скафандр — это только отчасти одежда космонавта. Большинство требований к нему — инженерные, как к сосудам под давлением.
Что мы видим на фото и на видео? Скафандр SpaceX вырастает в размерах. Большие плечи, шейная часть вырастает по длине в два раза, кривые ноги, как у кавалериста, — все части значительно вырастают в размерах. Плохо это или хорошо? Ну и пусть вырастают, дело не в этом. Вопрос в болезненных ощущениях: если становится больно под мышками, под коленкам будет ещё хуже.
Если ткань так растягивается под рабочим давлением, то что же будет при опрессовке и при других поверочных давлениях?
У этого скафандра совсем нет шарниров, разве что на пальцах перчаток, — под давлением астронавт не сможет пошевелиться, причём совсем. Останется лишь ждать аварийного приземления. Значит, только автоматика должна сделать всё, чтобы отработать по операциям приземления. Напомню — у других скафандров много шарниров для подвижности, что означает больше комфорта и возможностей для астронавтов.
Выполнит ли скафандр SpaceX свою функцию по выживанию при разгерметизации капсулы? Да, выполнит. Но выполнит плохо. По сравнению с другими, в нём будет очень неудобно.
Дизайн и здравый смысл
Дальше по списку — необычный вход. Астронавту придётся влезать в этот скафандр как червяку, и кто-то ему должен помогать. А потом ещё надо как-то вылезти!
Удобно? Нет. Можно пользоваться? Да. Но зачем так сложно устроено?
То есть не как сделать поудобнее ( читай — функциональнее), а как помоднее, чтобы молнии не было видно.
Как выполнен вход у « Сокола» ( российского аварийно-спасательного скафандра)? Он находится спереди, на груди, и космонавт сам одевается, сам застёгивается, а затем сам, без помощи, раздевается.
Скафандр SpaceX — индивидуального размера. Хм. Современные тенденции скафандростроения состоят в том, чтобы сделать скафандр, подходящий людям разного роста и комплекции. Для коммерческого космоса важно сделать скафандр с универсальными мерками, чтобы иметь в линейке как можно меньше размеров, но с возможностью подгонки. Это удешевит производство и эксплуатацию, позволит быстро сделать замену и за пару минут подогнать скафандр по фигуре нового астронавта. А тут всё сделано, как на заре пилотируемой космонавтики, когда не было массовых полётов, а имелись небольшие отряды космонавтов — и государственные программы совсем не считали деньги.
Несколько слов о шлеме. Крутой. И неудобный. Напечатанный пластик не особо прочный, поэтому толщина стенки шлема около 25 мм. У других скафандров это же место выполнено из алюминия, с толщиной стенки 1,5 миллиметра.
Шлем сделали по типу мотоциклетного, но тот спроектирован для езды на большой скорости, в нём хорошо организована вентиляция для удаления выдыхаемого газа и охлаждения головы. Тут же нет ни скорости, ни набегающего потока воздуха, а значит — возможны проблемы с вентиляцией и охлаждением.
Размеры шлема у скафандра « Сокол» больше, и он более комфортный. NASA для своих внутрикорабельных скафандров тоже увеличили размеры шлемов — сейчас в них можно даже свободно вращать головой. В скафандре SpaceX меньший размер шлема позволяет поворачивать и наклонять голову только на небольшой угол.
Можно ещё поговорить о перчатках, о непонятной системе вентиляции ( где выход воздуха из скафандра?), но это более узкие и специализированные вопросы.
Функциональность принесли в угоду моде. Дизайн вопреки здравому смыслу.
Но есть и другое, более важное обстоятельство — система разработки, испытаний, доводки и сертификации в компании SpaceX. Обычно когда испытатель, а потом и космонавт говорят: « Мне тут неудобно или плохо, тут надо улучшить», конструкцию изменяют и дорабатывают, чтобы не было нареканий.
Например, астронавт поднимает руку в плече, чтобы поудобнее взяться и пролезть в люк корабля, и говорит: « А тут мне жёсткая плечевая накладка мешает руку поднимать». В обычной компании её берут и отпарывают — и всё. И ничто больше не мешает поднимать руку астронавту: стало удобнее. А тут это запрещено делать. Ведь эти жёсткие плечевые накладки введены модным дизайнером, их нельзя трогать! Они не несут функционала, они для красоты. Конструктор не может внести изменения, астронавт или испытатель не могут пожаловаться.
Вот так. Плохо это или хорошо — решайте сами. Но я для себя уже всё решил.
Источник
Как устроен космический скафандр: почему он стоит как личный самолёт
Скафандр — это специализированная одежда, предназначенная для выхода в космос, является одной из самых дорогих вещей в мире. Американские скафандры, которые разрабатываются для участников программы исследования космоса от NASA, стоят от 9 до 12 миллионов долларов. Это огромные цифры, но из-за чего они такие? Для сравнения, за плюс-минус 10 миллионов долларов можно купить личный самолет, роскошную недвижимость или несколько компаний, чтобы преумножить свой капитал, а тут 9-12 миллионов стоит незаурядный костюм для выхода в космос. Неужели производство одного скафандра может стоить как самолет? Давайте разберемся.
Лицевой частью скафандра является шлем. Наверняка у многих, если попросить их представить скафандр, в первую очередь на ум придет огромный, идеально зеркальный шлем. На самом деле основной иллюминатор шлема не имеет отражающего эффекта, его имеет специальный светофильтр, который надевается космонавтом, если тому необходимо защититься от лучей Солнца.
Основной иллюминатор и светофильтр делаются из специального ударопрочного материала, который не удастся разбить, даже если ударить по нему молотком. Материал просто погнется, но не разлетится на тысячи маленьких острых кусочков, как это могло бы произойти с обычным стеклом. Светофильтр, вдобавок к этому, покрывается слоем настоящего золота. Благодаря ему, до космонавта поступает всего около 5 процентов света. В условиях Космоса, где нет никакой атмосферы, это защищает от возникновения ожогов на лице. Раньше вместо золота использовали серебро, но, как оказалось, оно имеет довольно плохие протективные свойства.
Комбинезон-радиатор
Наверняка многие видели на космонавтах такие забавные, похожие на кольчугу, синие жилеты, которые надеваются под скафандр. Оказывается, это не просто своеобразный тканевый комбинезон, а полноценный радиатор. Между слоями синей ткани проведены сотни небольших трубок, через которые постоянно циркулирует вода.
Перед тем как зайти в скафандр, специальные входная и выходная трубки подключаются к системе жизнеобеспечения и после при помощи встроенного компьютера космонавт регулирует комфортную для него температуру воды. Это позволяет создавать внутри герметизированного костюма своеобразный микроклимат. С учетом довольно серьезной термозащиты тепло никогда не покинет пределов скафандра.
Из чего сшит скафандр?
Раз уж я затронул термозащиту скафандра, давайте поговорим о том, из каких материалов состоит каждый из его слоев обшивки.
Наружный слой выполнен из фенилона, благодаря которому костюм становится неуязвим к механическим повреждениям, огню, а также радиации. Следом идут целых 10 слоев термоизоляционного материала, чтобы защищать космонавта от экстремальных температур (от –150 до +150 градусов по Цельсию).
Под термоизоляционным слоем находится радиоткань. Что такое радиоткань? Это специальный материал, который обеспечивает прием и передачу данных для связи с МКС. Им прошит весь скафандр, поэтому качество связи выходит довольно надежным. После радиоткани находится силовая оболочка — слой, поддерживающий форму отдельных мягких частей скафандра. В случае если при изменении давления он будет надуваться. И, наконец, герметичная оболочка — обеспечивающая полную закрытость скафандра, замыкает весь этот «бутерброд» под силовой оболочкой.
Бортовой компьютер
Теперь давайте немного поговорим про бортовой компьютер скафандра.
Наш отечественный скафандр «Орлан МК» является самой первой моделью со встроенным компьютером в российской истории космонавтики. Располагается он рядом с блоком радиотелеметрической температуры. И не случайно. Данный блок отвечает за сбор всей информации о скафандре, и такое решение позволяет наиболее надежно и быстро передавать информацию на дисплей компьютера. Компьютер сам совсем небольшой и максимум, что он позволяет делать, — это смотреть информацию о состоянии скафандра и показания давления. Кроме дисплея у компьютера имеются несколько тумблеров. С их помощью можно переключать работу некоторых блоков жизнеобеспечения в ручной или автоматический режим.
Дубль два
Как и в самолете, большинство систем скафандра продублированы. Рядом со шлемом, расположены несколько светодиодов, которые могут сигнализировать в случае поломки. В отсеке жизнеобеспечения также можно найти по два баллона с кислородом, водой.
Инженерами была продублирована, внимание, даже система герметизации. То есть, если вдруг случится разгерметизация скафандра из-за каких-то внешних факторов, то система автоматически переведет герметизацию костюма по внешнему желобу.
Мелочь, а приятно
За внушительным слоем внешней защиты скрывается еще более сложная, но элегантно скомпонованная инженерами техническая система. Разработчики позаботились не только о безопасности, но и об удобствах космических исследователей. Внутри скафандра можно обнаружить чесалку для носа, систему продувки ушей (в случае изменения давления) и специальный отсек для герметичной емкости с жидкостью, чтобы пить.
Теперь бы я хотел поговорить с вами о истории создания скафандров в СССР. Вот так плавно мы переходим ко второй главе.
История Советских скафандров
Рассказ об этом я думаю стоит с того, в какой стране впервые был разработан скафандр. Самый первый скафандр (СК-1) был разработан в СССР. Для меня это, безусловно, очередной повод для гордости за мою Родину.
СК-1 не был предназначен для работы в открытом космосе. Основная задача, которая была на него возложена, — это поддержание жизнедеятельности человека в течение 5 часов, если вдруг в кабине космического корабля неожиданно произойдет разгерметизация. Плюс, при возвращении на Землю человек, находящийся в таком костюме, мог рассчитывать на то, что до приезда помощи он сможет спокойно находиться в любой среде в течение 12 часов. Самым первым космонавтом, который осуществил выход на орбиту в скафандре СК-1, стал Юрий Алексеевич Гагарин — 12 апреля 1961-го года. В дальнейшем СК-1 использовался во всех полетах космических аппаратов «Восток».
Несмотря на то что эта разработка является довольно старой, скафандр уже имел несколько автоматизированных систем. Так, например, в шлеме был установлен специальный механический датчик, который при изменении давления перекрывал забрало, обеспечивая тем самым полную герметичность костюма. Если даже сегодня мы с трудом можем утверждать, что хорошо знаем поведение организма человека в космосе, то в те времена учеными этот аспект был и вовсе не изучен. Поэтому инженеры старались изо всех сил любыми возможностями создать условия, при которых пионеры исследований космоса будут живы.
Спустя четыре года в 1964-м, после множества сложных этапов разработки и тестирований советскими учеными была представлена абсолютно новая модель скафандр, известная ныне как «Беркут». Эта модель подлежала выходу в открытый космос и была еще более устойчива к внешней разгерметизации. Самыми первыми людьми в истории, осуществившими выход в открытый космос, которые ко всему прочему еще были одеты в эти скафандры стали Павел Беляев и Алексей Леонов.
«Беркут» имел ряд недостатков, которые ученым не удалось выявить во время тестирования. Оказывается, система поддавалась изменению давления и в конечном итоге Алексею Леонову было затруднительно вернуться на борт космического корабля, потому что скафандр увеличился в размерах.
Следующей моделью скафандра, которую выпустило советское научно-производственное предприятие «Звезда» в 1967 году стал «Ястреб». Самыми первыми космонавтами, которые осуществили переход между двумя пилотируемыми космическими кораблями «Союз–4» и «Союз–5» стали Евгений Хрунов и Алексей Елисеев. «Ястреб» конструктивно мало чем отличался от «Беркута», однако, в нем были исправлены все недочеты, которые были присущи прошлой модели скафандра. Также в «Ястребе» был реализован светофильтр, который защищал космонавтов от вредного воздействия солнечных лучей на зрение.
В 1969 году закончились работы над легендарным скафандром «Кречет» — предназначенного для выхода на Луну. На этот раз ученым пришлось изрядно потрудиться, так как кроме обычной герметичности костюма, требовалось разместить в нем полноценную систему жизнеобеспечения, благодаря которой астронавт мог бы автономно ходить по поверхности земного спутника в течение определенного количества времени.
В заднем отсеке, напоминающем чем-то довольно большой полый рюкзак, инженерам удалось вместить аккумулятор, систему вентилирования, сбора влаги, а также терморегулирования. «Кречет» являлся представителем полужестких скафандров, посему термин «надеть скафандр» был не применим к нему. В «Кречет» нужно было входить, и без помощи кого-то второго сделать это было невозможно. Так как советская программа исследования Луны предполагала полет лишь одного космонавта, на поясе был предусмотрен специальный «обруч», благодаря которому астронавт, в случае падения мог встать без посторонней помощи.
После «Кречета» научно-производственным предприятием «Звезда» был выпущен спасательный скафандр «Сокол». Что значит «спасательный»? Это значит, что изначально скафандр не предусмотрен для осуществления внекорабельной деятельности, а как следствие и выхода в открытый Космос. Однако все условия для него он поддерживает. Главной задачей, возлагаемой на «Сокола» была поддержка жизнедеятельности пилотов советских космических кораблей в течение 125 минут для осуществления посадки.
Как вы уже могли понять, «Кречет» был очень знаковой разработкой для Советского Союза, и несмотря на свертывание лунной программы, скафандр принес довольно много технологий, которые были применены в целом поколении скафандров «Орлан». Даже на сегодняшний день «Орлан» является актуальной линейкой спецэкипировки для полетов в Космос на МКС.
История их появления достаточно банальна. Активно использовавшиеся в те времена скафандры «Беркут» и «Ястреб» не имели возможности подгонки, и поэтому для каждого космонавта было необходимо изготавливать снаряжение, которое бы соответствовало всем индивидуальным параметрам космического путешественника. Плюс, они были довольно громоздкими, а в условиях ограниченного количества груза, которое можно было бы брать на космические станции «Союз» и «Прогресс», это было очень проблемным недостатком. «Орлан» впервые вступил в эксплуатацию во время выхода в открытый космос на станции «Салют–6» космонавтов Юрия Романенко и Георгия Гречко. Всего с 1977-го по 2018 год было выпущено шесть моделей скафандра «Орлан».
Последняя выпущенная актуальная модификация «Орлан–МКС» ждет испытаний в открытом космосе в ближайшее время. Федор Юрчихин и Сергей Рязанский станут первыми членами экипажа МКС (Международной Космической Станции), кто опробуют новейший отечественный скафандр в действии. Актуальным и эксплуатируемым начиная с 2009-го года скафандром является «Орлан–МК». Основным его отличием является наличие компьютерной системы позволяющей управлять всеми показателями скафандра, для большего комфорта находящегося в нем космонавта.
Источник